CN109212343A - 一种星敏感器数字信号检测电路系统 - Google Patents

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李新鹏
马英超
王燕清
余路伟
闫晓军
叶宋杭
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract

本发明公开了一种星敏感器数字信号检测电路系统，包含数据总线检测电路、地址总线检测电路、中断/握手信号检测电路、图像数据交互检测电路和地面测试设备，可实现数据总线、地址总线、FPGA与CPU中断/握手信号以及数字图像的多路信号实时同步检测，使星敏感器的软硬件调试工作更加便捷。本发明可通过印制板级电路与双排插针接口设计，方便了引脚信号与示波器或逻辑分析仪表笔的连接；还提供了星敏感器图像数据信号的检测途径；同时提供了便捷的产品最终输出的姿态数据和图像数据的实时相关性分析途径；本发明为地面测试时的星图实时下载和注入提供了功能接口；引入逻辑分析仪等设备，大大方便了信号的分析，有效提高了调试分析效率。

Description

一种星敏感器数字信号检测电路系统
技术领域
本发明涉及电路系统领域，特别涉及一种星敏感器数字信号检测电路系统。
背景技术
星敏感器以恒星为参考基准，基于机器视觉测量原理，实时输出其相对于惯性系的姿态信息，是空间飞行器姿态测量的重要部件。星敏感器集光学、机械、电子、图像处理技术于一体，主要由光机系统组件、信号处理电路和软件三部分组成；其信号处理电路主要由探测器模块、电源模块、通信模块、数字信号处理模块及存储器模块等组成。
数字信号处理模块包括三大核心芯片：FPGA、CPU和存储器。在星敏感器研制过程中，需大量的软硬件调试过程。检测数据总线信号时序、地址总线信号时序、FPGA与CPU的中断/握手信号时序、以及高速图像信号是星敏感器软硬件调试过程的重要组成部分。
现有的电路设计未提供同步检测多路数字信号的接口，设计师只能通过仪器表笔点触芯片引脚等方式检测信号，大大降低了工作效率。
本发明的星敏感器数字信号检测电路系统主要包含数据总线检测电路、地址总线检测电路、中断/握手信号检测电路和并行图像数据交互电路，实现了数据总线、地址总线、FPGA与CPU中断/握手信号以及数字图像的多路信号实时同步检测，使产品的软硬件调试工作更加便捷。
发明内容
本发明的目的是提供一种星敏感器数字信号检测电路系统，本发明以同步检测多路数字信号和星敏感器图像信号，提高星敏感器软硬件调试分析的效率。当前调试工作中，采用示波器表笔点触芯片引脚以测试数字信号时序，图像信号通常采用RS-422低速传图或后端LVDS高速传图，但均无法保证对产品工作过程中的实时图像总线的信号检测，不便于进行产品最终输出的姿态数据和图像数据的实时相关性分析；电路设计简单，可同步检测多路信号时序，为产品的软硬件调试分析提供了很大的便利。
为了达到上述目的，本发明提供了一种星敏感器数字信号检测电路系统，该系统包含：
数字信号检测模块，包含：数据总线检测电路，同步检测多位地址总线数字信号；地址总线检测电路，同步检测多位地址总线数字信号；中断/握手信号检测电路，同步检测包含FPGA模块与CPU的中断/握手信号在内的多种数字信号；
地面测试设备，其与所述数字信号检测模块连接；
图像数据交互检测电路，其与所述地面测试设备连接。
优选地，所述数据总线检测电路与CPU连接，该CPU与FPGA模块、存储器三者之间均通过32位数据总线进行数据信号交互。
优选地，所述数据总线检测电路基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出32位数据总线信号。
优选地，所述地址总线检测电路基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出32位地址总线信号。
优选地，所述中断/握手信号检测电路基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出中断/握手信号、片选、存储器读写、校验位信号中的一种或多种。
优选地，所述图像数据交互检测电路设置有12位的并行数字图像数据交互接口，直接接入产品图像总线，对星敏感器图像总线上的实时数据检测，最终输出姿态数据和图像数据的实时相关性分析。
优选地，所述图像数据交互检测电路设置有12位的并行数字图像数据交互接口，实现地面测试设备与星敏感器产品高速图像数字信号交互，为地面测试时的星图实时下载和注入提供了功能接口。
优选地，所述地面测试设备包括：可发送信号的测试计算机，与所述图像数据交互检测电路连接；可同步抓取多位引脚信号用于调试分析的逻辑分析仪或者示波器，与所述数字信号检测模块连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)发明实现了数据总线、地址总线、FPGA与CPU中断/握手信号以及数字图像的多路信号实时同步检测，使产品的软硬件调试工作更加便捷。(2)本发明通过印制板级电路与数字信号双排插针接口设计，方便了引脚信号与示波器或逻辑分析仪表笔的连接，可同步监控多路数字信号，显著提高了软硬件调试的效率。(3)现有产品通常通过软件设计阶段来保障星敏感器产品总线数据交互的时序裕度，采用RS-422低速星图传输及后端LVDS高速传图，但无法保证对产品工作过程中的实时图像总线上的数据检测，本发明提供了星敏感器图像数据信号的检测途径。(4)本发明同时提供了便捷的产品最终输出的姿态数据和图像数据的实时相关性分析途径。(5)本发明为地面测试时的星图实时下载和注入提供了功能接口。(6)本发明引入逻辑分析仪等设备，大大方便了信号的分析，有效提高了调试分析效率。
附图说明
图1本发明的星敏感器数字信号检测电路系统示意图；
图2a-图2c本发明的数字信号检测电路接口示意图；
图3本发明的12位高速并行图像数据交互接口电路示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种星敏感器数字信号检测电路系统，为了使本发明更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的星敏感器数字信号检测电路系统包含：数字信号检测模块、图像数据交互检测电路4和地面测试设备5。图像数据交互检测电路4与地面测试设备5连接，地面测试设备5与数字信号检测模块连接。该数信号检测模块包含数据总线检测电路1、地址总线检测电路2和中断/握手信号检测电路3。
数字总线检测电路1可同步检测多位地址总线数字信号。数据总线检测电路1与CPU通讯连接，且CPU、FPGA模块及存储器三者之间均通过32位数据总线进行数据信号交互。
其中，数据总线检测电路1基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出32位数据总线信号，即该数据总线检测电路1直接通过印制板走线引出，由32针双排连接器P1引出信号，便于检测各引脚信号时序，如图2a所示。
地址总线检测电路2可同步检测多位地址总线数字信号。CPU与存储器之间通过32位地址总线进行数据信号交互，地址总线检测电路2基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出32位地址总线信号，即地址总线检测电路2直接通过印制板走线引出，由另一32针双排连接器P2引出信号，便于检测各引脚信号时序，如图2b所示。
中断/握手信号检测电路3可同步检测FPGA模块与CPU的中断、握手信号、总线状态、存储器读写状态及数据校验信号等。其中，中断/握手信号检测电路3基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出中断/握手信号、片选、存储器读写、校验位信号等，即中断/握手信号检测电路3直接通过印制板走线引出，由另一32针双排连接器P3引出信号，便于检测各引脚信号时序，如图2c所示。
图像数据交互检测电路4可同步检测多位输出图像数字信号，并为地面测试提供高速实时星图下载和注入功能接口，图像数据交互检测电路4与FPGA模块连接。如图3所示，图像数据交互检测电路4通过设计12位并行数据图像交互接口电路，实现地面测试设备与星敏感器产品的4096灰阶量化、1024×1024像素、10帧/秒图像高速数字信号交互，直接接入产品图像总线，从而实现对星敏感器图像总线上的实时数据检测，也可实现产品最终输出的姿态数据和图像数据的实时相关性分析；同时，还可实现地面测试设备与星敏感器产品高速图像数字信号交互，也为地面测试时的星图实时下载和注入提供了功能接口。
地面测试设备5主要包括测试计算机、逻辑分析仪或者示波器及相关辅助设备等。其中，测试计算机与图像数据交互检测电路4连接，逻辑分析仪或者示波器与数字信号检测模块连接。地面测试设备5通过测试计算机发送信号，由逻辑分析仪或示波器同步抓取多位引脚信号用于调试分析，可同步分析多路信号时序及其信号间的相位关系。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，该系统包含：
数字信号检测模块，包含：
数据总线检测电路(1)，同步检测多位地址总线数字信号；
地址总线检测电路(2)，同步检测多位地址总线数字信号；
中断/握手信号检测电路(3)，同步检测包含FPGA模块与CPU的中断/握手信号在内的多种数字信号；
地面测试设备(5)，其与所述数字信号检测模块连接；
图像数据交互检测电路(4)，其与所述地面测试设备(5)连接。
2.如权利要求1所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述数据总线检测电路(1)与CPU连接，该CPU与FPGA模块、存储器三者之间均通过32位数据总线进行数据信号交互。
3.如权利要求1或2所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述数据总线检测电路(1)基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出32位数据总线信号。
4.如权利要求1或2所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述地址总线检测电路(2)基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出32位地址总线信号。
5.如权利要求1或2所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述中断/握手信号检测电路(3)基于印制板级电路走线设计，由32脚的双排直插接口引出中断/握手信号、片选、存储器读写、校验位信号中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述图像数据交互检测电路(4)设置有12位的并行数字图像数据交互接口，直接接入产品图像总线，对星敏感器图像总线上的实时数据检测，最终输出姿态数据和图像数据的实时相关性分析。
7.如权利要求1或6所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述图像数据交互检测电路(4)设置有12位的并行数字图像数据交互接口，实现地面测试设备与星敏感器产品高速图像数字信号交互，为地面测试时的星图实时下载和注入提供了功能接口。
8.如权利要求1所述的星敏感器数字信号检测电路系统，其特征在于，所述地面测试设备(5)包括：
可发送信号的测试计算机，与所述图像数据交互检测电路(4)连接；
可同步抓取多位引脚信号用于调试分析的逻辑分析仪或者示波器，与所述数字信号检测模块连接。
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